设计模式02-抽象工厂模式

本文详细介绍了Java抽象工厂模式的概念、角色、类图,并通过代码实例展示了如何实现和测试抽象工厂模式。

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Java 抽象工厂模式


抽象工厂模式(Abstract Factory Pattern)是工厂方法模式的进一步抽象,其英文原话"Provide an interface for creating families of related or dependent objects without specifying their concrete classes",翻译,“为创建一组相关或相互依赖的对象提供一个借口,无需指定它们的具体类”。抽象工厂模式通常是用于创一族产品,并且这族产品分不同的等级;不同的具体工厂类生产不同等级的一族产品。抽象工厂模式也有四种角色:抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品,具体解释参见“Java 工厂方法模式”一文。抽象工厂模式的类图如下:



可以看到产品族包括ProductA和ProductB两种产品,每个具体工厂都能生产这两种产品,只是ConcreteFactory1生产的等级为1的族产品;ConcreteFactory2生产的是等级为2的族产品。下面以上图为模型,写一个demo,测试抽象工厂模式。

抽象工厂:AbstractFactory接口

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  1. //抽象工厂,定义了生产族产品的方法;  
  2. public interface AbstractFactory {  
  3.     public ProductA factoryA();  
  4.     public ProductB factoryB();  
  5. }  


抽象产品:ProductA接口

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  1. //抽象产品A定义了产品的公共方法,产品A和B属于一个产品族  
  2. public interface ProductA {  
  3.     public void method1();  
  4.     public void method2();  
  5. }  


抽象产品:ProductB接口

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  1. //抽象产品B定义了产品的公共方法,产品A和B属于一个产品族  
  2. public interface ProductB {  
  3.     public void method1();  
  4.     public void method2();  
  5. }  


具体工厂(生产等级为2的族产品):ConcreteFactory1类

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  1. //ConcreateFactory1是用来生产等级为1的产品A,B;  
  2. public class ConcreateFactory1 implements AbstractFactory {  
  3.   
  4.     //生产等级为1的产品A  
  5.     @Override  
  6.     public ProductA factoryA() {  
  7.         // TODO Auto-generated method stub  
  8.         return new ConcreateProductA1();  
  9.     }  
  10.   
  11.       
  12.     //生产等级为1的产品B  
  13.     @Override  
  14.     public ProductB factoryB() {  
  15.         // TODO Auto-generated method stub  
  16.         return new ConcreateProductB1();  
  17.     }  
  18.   
  19. }  


具体工厂(生产等级为1的族产品):ConcreteFactory2类
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  1. public class ConcreateFactory2 implements AbstractFactory {  
  2.   
  3.     //生产等级为2的产品A  
  4.     @Override  
  5.     public ProductA factoryA() {  
  6.         // TODO Auto-generated method stub  
  7.         return new ConcreateProductA2();  
  8.     }  
  9.   
  10.     //生产等级为2的产品B  
  11.     @Override  
  12.     public ProductB factoryB() {  
  13.         // TODO Auto-generated method stub  
  14.         return new ConcreateProductB2();  
  15.     }  
  16. }  


具体产品(等级为1的A产品):ConcreteProductA1类

[html]  view plain copy
  1. //等级为1的具体产品A  
  2. public class ConcreateProductA1 implements ProductA {  
  3.   
  4.     @Override  
  5.     public void method1() {  
  6.         // TODO Auto-generated method stub  
  7.         System.out.println("等级为1的产品A的method1()");  
  8.     }  
  9.   
  10.     @Override  
  11.     public void method2() {  
  12.         // TODO Auto-generated method stub  
  13.         System.out.println("等级为1的产品A的method2()");  
  14.     }  
  15. }  


具体产品(等级为2的A产品):ConcreteProductA2类

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  1. //等级为2的具体产品A  
  2. public class ConcreateProductA2 implements ProductA {  
  3.   
  4.     @Override  
  5.     public void method1() {  
  6.         // TODO Auto-generated method stub  
  7.         System.out.println("等级为2的产品A的method1()");  
  8.     }  
  9.   
  10.     @Override  
  11.     public void method2() {  
  12.         // TODO Auto-generated method stub  
  13.         System.out.println("等级为2的产品A的method2()");  
  14.     }  
  15. }  


具体产品(等级为1的B产品):ConcreteProductB1类

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  1. //等级为1的产品B  
  2. public class ConcreateProductB1 implements ProductB{  
  3.   
  4.     @Override  
  5.     public void method1() {  
  6.         // TODO Auto-generated method stub  
  7.         System.out.println("等级为1的产品B的method1()");  
  8.     }  
  9.   
  10.     @Override  
  11.     public void method2() {  
  12.         // TODO Auto-generated method stub  
  13.         System.out.println("等级为1的产品B的method2()");  
  14.     }  
  15. }  


具体产品(等级为2的B产品):ConcreteProductB2类

[html]  view plain copy
  1. //等级为2的产品B  
  2. public class ConcreateProductB2 implements ProductB {  
  3.   
  4.     @Override  
  5.     public void method1() {  
  6.         // TODO Auto-generated method stub  
  7.         System.out.println("等级为2的产品B的method1()");  
  8.     }  
  9.   
  10.     @Override  
  11.     public void method2() {  
  12.         // TODO Auto-generated method stub  
  13.         System.out.println("等级为2的产品B的method2()");  
  14.     }  
  15. }  


运行结果:

等级为1的产品A的method1()
等级为1的产品A的method2()
等级为1的产品B的method1()
等级为1的产品B的method2()
等级为2的产品A的method1()
等级为2的产品A的method2()
等级为2的产品B的method1()
等级为2的产品B的method2()

总结:

抽象工厂模式相对于工厂方法模式来说,每个具体工厂可以生产一族产品(即多种产品);而工厂方法模式是具体工厂生产相应的具体产品,只能生产一种产品。当产品族中只有一种产品时抽象工厂模式退化成工厂方法模式。

### 抽象工厂模式概述 抽象工厂模式是一种创建型设计模式,其核心在于提供了一种方式来创建一系列相关或相互依赖的对象,而必指定它们的具体[^2]。通过这种方式,客户端能够使用统一的接口来获取所需的产品实例,从而降低了系统组件之间的耦合度。 #### 模式的结构与工作原理 该模式主要由四个部分组成: - **抽象工厂(Abstract Factory)**:定义了一个用于创建一族具体产品对象的方法集合。 - **具体工厂(Concrete Factory)**:实现了抽象工厂所声明的操作,负责生产特定种的产品系列。 - **抽象产品(Abstract Product)**:为每一种可能被生产的物品设定了通用接口。 - **具体产品(Concrete Product)**:实际要创建出来的实体,继承自相应的抽象产品并实现其功能。 当客户请求某个型的对象时,会调用相应工厂里的方法得到想要的结果;由于整个过程中只涉及到高层模块对于低层模块的引用(即仅知道如何操作抽象级别的成员),因此即使内部逻辑发生变化也会影响到外部使用者。 #### 应用场景分析 此模式非常适合应用于以下情况: - 当应用程序存在多个可互换的产品线,并希望保持独立性以便于扩展新特性时破坏现有代码; - 需要在运行期间动态决定应该采用哪一套设计方案来进行构建; - 要求确保同一版本下的各个组成部分始终一致地协同运作。 例如,在形库中可以根据同的渲染引擎选择合适的形状绘制器(如OpenGL vs DirectX)。再比如操作系统风格切换工具里根据同主题调整窗口控件外观等都是很好的例子。 #### Java实现案例展示 下面给出一段简单的Java代码片段用来说明上述概念的应用: ```java // 定义两个层次的产品接口 public interface GUIFactory { Button createButton(); } public interface Button { void paint(); } ``` 接着分别针对Windows和MacOS平台定制化各自的GUI元素: ```java // Windows风格按钮 class WinButton implements Button { public void paint() { System.out.println("Render a button in the Windows style."); } } // MacOS风格按钮 class MacButton implements Button { public void paint() { System.out.println("Render a button in the macOS style."); } } ``` 最后建立对应的工厂完成最终组装: ```java // 创建适用于Windows系统的UI部件制造者 class WinFactory implements GUIFactory { @Override public Button createButton() { return new WinButton(); } } // 创建适用于macOS系统的UI部件制造者 class MacFactory implements GUIFactory { @Override public Button createButton() { return new MacButton(); } } ``` 这样就可以很容易地根据当前环境配置选取适当的主题样式了。
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